Cálculo y Selección de Perfil Aerodinámico para Aeronaves de Alas Batientes Basado en Ecuaciones de Capa Límite Integral
Autores: Qi, Ming; Zhu, Wenguo; Li, Shu
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Cálculo y Selección de Perfil Aerodinámico para Aeronaves de Alas Batientes Basado en Ecuaciones de Capa Límite Integral
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Vuelo
Ave migratoria
Perfiles de ala
Número de Reynolds
Fuerzas aerodinámicas
Aerodinámica no estacionaria
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 18
Citaciones: Sin citaciones
El vuelo de un avión con alas batientes, similar al de un ave migratoria, se caracteriza por un bajo número de Reynolds y por ser inestable. La selección de perfiles de ala es crítica para diseñar un avión de alas batientes eficiente. Para elegir el perfil de ala adecuado para varias secciones de ala, es necesario calcular las fuerzas aerodinámicas del perfil de ala bidimensional inestable con un número de Reynolds en el rango de 10. Aunque es preciso, calcular esto resolviendo las ecuaciones de Navier-Stokes es impráctico en las primeras etapas de diseño debido a su alto consumo de recursos computacionales y tiempo. Las demandas computacionales para extenderlo a cálculos aerodinámicos en 3D son aún más prohibitivas. En este artículo, se propone un método relativamente simple. Se utiliza el método de paneles bidimensionales inestables para derivar el campo de flujo inviscido, se utiliza el método de capa límite integral inestable para resolver el flujo viscoso de la capa límite, y se adopta el modelo de transición para predecir la posición de la transición. Estos modelos se acoplan con el método de interacción semi-inversa para resolver la aerodinámica del perfil de ala bidimensional inestable de bajo número de Reynolds. La aerodinámica inestable de los perfiles de ala simétricos y con curvatura en diferentes secciones de ala se calcula respectivamente mediante el método propuesto. Se realiza un análisis de mecanismo de los resultados de cálculo, y se recomienda un perfil de ala simétrico o un perfil de ala ligeramente curvado para la punta del ala, se sugiere un perfil de ala moderadamente curvado para la sección del ala exterior, y se sugiere un perfil de ala altamente curvado para la sección del ala interior.
Descripción
El vuelo de un avión con alas batientes, similar al de un ave migratoria, se caracteriza por un bajo número de Reynolds y por ser inestable. La selección de perfiles de ala es crítica para diseñar un avión de alas batientes eficiente. Para elegir el perfil de ala adecuado para varias secciones de ala, es necesario calcular las fuerzas aerodinámicas del perfil de ala bidimensional inestable con un número de Reynolds en el rango de 10. Aunque es preciso, calcular esto resolviendo las ecuaciones de Navier-Stokes es impráctico en las primeras etapas de diseño debido a su alto consumo de recursos computacionales y tiempo. Las demandas computacionales para extenderlo a cálculos aerodinámicos en 3D son aún más prohibitivas. En este artículo, se propone un método relativamente simple. Se utiliza el método de paneles bidimensionales inestables para derivar el campo de flujo inviscido, se utiliza el método de capa límite integral inestable para resolver el flujo viscoso de la capa límite, y se adopta el modelo de transición para predecir la posición de la transición. Estos modelos se acoplan con el método de interacción semi-inversa para resolver la aerodinámica del perfil de ala bidimensional inestable de bajo número de Reynolds. La aerodinámica inestable de los perfiles de ala simétricos y con curvatura en diferentes secciones de ala se calcula respectivamente mediante el método propuesto. Se realiza un análisis de mecanismo de los resultados de cálculo, y se recomienda un perfil de ala simétrico o un perfil de ala ligeramente curvado para la punta del ala, se sugiere un perfil de ala moderadamente curvado para la sección del ala exterior, y se sugiere un perfil de ala altamente curvado para la sección del ala interior.